Fuerzas

Física. Mecánica. Resistencia. Elasticidad. Masa. Velocidad. Acción y reacción. Inercia

  • Enviado por: Caliche
  • Idioma: castellano
  • País: Colombia Colombia
  • 19 páginas

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Resorte: dispositivo fabricado con un material elástico, que experimenta una deformación significativa pero reversible cuando se le aplica una fuerza. Los resortes se utilizan para pesar objetos en las básculas de resorteo para almacenar energía mecánica, como en los relojes de cuerda. Los resortes también se emplean para absorber impactos y reducir vibraciones, como en los resortes de ballesta empleados en las suspensiones de automóvil. La forma concreta de un resorte depende de su uso. En una báscula de resorte, por ejemplo, suele estar arrollado en forma de hélice, y su elongación es proporcional a la fuerza aplicada, con lo que el resorte puede calibrarse para medir dicha fuerza. Los resortes de los relojes están arrollados en forma de espiral, mientras que los resortes de ballesta están formados por conjuntos de láminas u hojas situadas una sobre otra. Los resortes helicoidales reciben también el nombre de muelles. Elasticidad (física), propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad.

La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado. En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causará una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe.

  • Que se observa?

Cuando se suspende la masa en un extremo del resorte observamos que este sufre una elongación o estiramiento de sí mismo

  • Que relación existe entre la fuerza que se aplique al resorte y la elongación que sufre este?

La relación que existe entre estas dos fuerzas es que son inversamente proporcional, es decir que la misma fuerza aplicada por la mano es la misma fuerza recuperadora pero inversa en su dirección.

  • Que conclusión podemos obtener respecto a un resorte para medir fuerzas?

Podemos concluir después del experimento, que la masa (m) suspendida en un resorte será igual a la medida en Newtons.

Porque: Kg (masa) * gravedad = Newton

Observaciones: observamos mediante el experimento que a pesar de ser la misma masa los resorte sé elongan en diferente proporción, ya que el resorte más corto sé elonga menos que el resorte mas largo, debido a que el número de aros influye en dicha elongación.

# resortes

Tiempo (S)

Promedio (s)

1 resorte

0.95

0.95

0.98

0.96

2 resortes

0.68

0.65

0.63

0.65

3 resortes

0.46

0.42

0.40

0.43

  • Que podemos concluir respecto a la variación de la velocidad?

Que la velocidad es directamente proporcional al tiempo (Igual masa).

  • Es la aceleración mayor o menor cuando aumenta o disminuye la fuerza?

La aceleración es directamente proporcional a la fuerza, ya que a mayor fuerza (Resorte) la aceleración aumenta, y así mismo si la fuerza (resorte) disminuye o es menor la aceleración disminuye, siempre y cuando la cantidad de masa no varíe.

  • Como puede expresar la relación entre aceleración y fuerza para un cuerpo?

La relación que existe entre aceleración y fuerza es directamente proporcional, ya que a mayor fuerza ejercida en este caso por el resorte, la aceleración experimentada por el cuerpo también es mayor, si la fuerza disminuye igual lo hará la aceleración.

  • A mayor masa, se disminuye la aceleración, teniendo en cuenta en el experimento anterior que la fuerza es la misma (Resorte).

Fuerza, en física, cualquier acción o influencia que modifica el estado de reposo o de movimiento de un objeto. La fuerza que actúa sobre un objeto de masa m es igual a la variación del momento lineal (o cantidad de movimiento) de dicho objeto respecto del tiempo. Si se considera la masa constante, para una fuerza también constante aplicada a un objeto, su masa y la aceleración producida por la fuerza son inversamente proporcionales. Por tanto, si una fuerza igual actúa sobre dos objetos de diferente masa, el objeto con mayor masa resultará menos acelerado.

Las fuerzas se miden por los efectos que producen, es decir, a partir de las deformaciones o cambios de movimiento que producen sobre los objetos. Un dinamómetro es un muelle o resorte graduado para distintas fuerzas, cuyo módulo viene indicado en una escala. En el Sistema Internacional de unidades, la fuerza se mide en newtons: 1 newton (N) es la fuerza que proporciona a un objeto de 1 kg de masa una aceleración de 1 m/s2.

2 FUERZA RESULTANTE

La fuerza es una magnitud vectorial, puesto que el momento lineal lo es, y esto significa que tiene módulo, dirección y sentido. Al conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo se le llama sistema de fuerzas. Si las fuerzas tienen el mismo punto de aplicación se habla de fuerzas concurrentes. Si son paralelas y tienen distinto punto de aplicación se habla de fuerzas paralelas.

Cuando sobre un objeto actúan varias fuerzas, éstas se suman vectorialmente para dar lugar a una fuerza total o resultante. Si la fuerza resultante es nula, el objeto no se acelerará: seguirá parado o detenido o continuará moviéndose con velocidad constante. Esto quiere decir que todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme mientras no actúe sobre él una fuerza resultante no nula. Por ejemplo, si una persona empuja un triciclo con una fuerza de magnitud igual a la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento del triciclo, las fuerzas se compensarán, produciendo una fuerza resultante nula. Eso hace que se mueva con velocidad constante. Si la persona deja de empujar, la única fuerza que actúa sobre el triciclo es la fuerza de rozamiento. Como la fuerza ya no es nula, el triciclo experimenta una aceleración, y su velocidad disminuye hasta hacerse cero.

3 ACCIÓN Y REACCIÓN

Una fuerza es siempre una acción mutua que se ejerce entre dos objetos (fuerzas exteriores) o entre dos partes de un mismo objeto (fuerzas interiores). Así, un objeto experimenta una fuerza cuando otro objeto lo empuja o tira de él. Si una bola de billar golpea a otra que está en reposo y ambas se mueven después de chocar es porque existen fuerzas que actúan sobre cada una de las bolas, ya que las dos modifican sus movimientos. Por sí mismo, un objeto no puede experimentar ni ejercer ninguna fuerza.

Las fuerzas aparecen siempre entre los objetos en pares de acción y reacción iguales y opuestas, pero que nunca se pueden equilibrar entre sí puesto que actúan sobre objetos diferentes.

Esta acción mutua no siempre se ejerce entre dos objetos en contacto. En muchas ocasiones parece tener lugar “a distancia”; éste es el caso de un objeto atraído por la Tierra, y viceversa, con una fuerza que es el peso del objeto. Entonces se habla de campos de fuerzas, y en el caso concreto del objeto atraído por la Tierra se habla del campo gravitatorio terrestre; las cargas eléctricas se atraen o se repelen debido a la presencia de un campo eléctrico.

EQUILIBRIO DE FUERZAS

CALCULO TEORICO DE UN VECTOR RESULTANTE.

METODO DEL PARALELOGRAMO. Este método es útil cuando se pretende obtener la magnitud de la resultante de la suma de dos vectores. Si dos vectores se colocan en un origen común, éstos forman un ángulo  entre ellos (figura 1). Se construye un paralelogramo trazando un par de paralelas a los vectores y que pasen por el extremo del otro vector. La magnitud de la resultante será medida de la diagonal que pase por el origen común de los vectores ( O ).

Figura 1

Por geometría ( ley de cosenos ) se encuentra que la magnitud de

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